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《电场作用下mocsi系shs过程的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要自蔓延高温合成（SHS）技术以其自身独特的优点，在制备高熔点陶瓷、金属间化合物及其复合材料方面显示出巨大的潜力。但是，由于SHS反应的热力学和动力学限制，许多体系的SHS反应难以发生，这在一定程度上阻碍了SHS技术的发展。本文以受SHS反应热力学限制的Mo-C-Si体系为研究对象，利用电场的诱发作用实现该体系的自蔓延燃烧，旨在合成所需的MoSi2-SiC复合材料。着重采用计算机模拟的方法，系统研究电场作用下Mo-C-Si系的SHS过程，并分析电场的作用机制和对SHS过程的影响规律。本文首先基于二维傅立叶（Fourier）热平衡方程，将SHS反应的热效应、外加电场的焦耳（Joul
2、e）热效应及试样的传热过程耦合起来，建立了电场作用下Mo-C-Si系SHS过程的数理模型，并提出了该模型中各耦合项的计算方法及其求解的边界条件。在此基础上，采用有限差分法对电场作用下Mo-C-Si系的SHS过程进行了数值模拟，系统研究了外加电场强度对体系SHS过程的影响。结果表明：随着外加电场强度的增加，体系发生SHS反应的点火时间缩短，而燃烧温度、燃烧波蔓延速度和产物的转化率均增加；在SHS过程中，电流密度主要集中在燃烧区域，并使该区域的电流密度和燃烧温度均处于最+大值，从而导致燃烧波的自动持续蔓延。关键词：自蔓延高温合成（SHS）；电场；数理模型；Mo-C-Si系；数值模拟IA
3、bstractSelf-propagatinghigh-temperaturesynthesis(SHS)demonstratesenormouspotentialityinpreparinghighmelting-pointpottery,chemicalcompoundamongthemetalandcompositesbecauseofitsadvantages.However,duetoitslimitsinthermodynamicsandkinetics,theSHSprocessesofmanysystemsaredifficulttotakeplace,restri
4、ctingthedevelopmentofSHStoacertainextent.Inthestudy,thesystemofMo-C-Si,whichisrestrictedbythelimitofSHSthermodynamics,ischosenastheresearchobject,andbytheelectric-field-inducing,theSHSprocessofthereactivesystemwasself-sustained,aimingatsynthesizingthecompoundofMoSi2-SiC.Mainlybycomputersimulat
5、ion,theSHSprocessofthereactivesystemunderanelectricalfieldisinvestigated,andtheeffectoftheelectricfieldonSHSreactionanditsactivatingmechanismareanalyzed.Firstly,thepaperisbasedonatwo-dimensionalFourierheatbalanceequation,amathematicmodelofself-propagatinghigh-temperaturesynthesis(SHS)processun
6、deranexternalelectricfieldwaspresented,bycouplingtheheateffectofSHSreaction,theJouleheatingeffectofanexternalelectricfieldandtheheattransferofareactantperform.Inaddition,thecalculatingmethodsofthecouplingitemsinthemodelandtheboundaryconditionforthemodelsolutionwerealsogiven.Thisworkprovidesafo
7、undationforthenumericalsimulationofthefield-activatedSHSprocess.Ontheabovebasis,byafinitedifferencescheme,theelectricfield-activatedSHSprocessofMo-C-Sireactivesystemwasnumericallysimulatedtoinvestigatetheeffectofanelectricfieldonself-pr
